Dybt under havet, mikrober er aktive og klar til at spise, hvad der end kommer deres vej

Undervandsbunden udgør et af de største og mest undersøgte økosystemer på Jorden. Mens det er kendt, at livet overlever dybt nede i væskerne, sten, og sedimenter, der udgør havbunden, videnskabsmænd ved meget lidt om de betingelser og energi, der skal til for at opretholde dette liv.

Et tværfagligt forskerhold, ledet fra ASU og Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), søgte at lære mere om dette økosystem og de mikrober, der eksisterer i undergrunden. Resultaterne af deres resultater blev for nylig offentliggjort i Videnskabens fremskridt , med ASU School of Earth and Space Exploration assisterende professor og geobiolog Elizabeth Trembath-Reichert som hovedforfatter.

For at studere denne type fjerntliggende økosystem, og mikroberne, der bebor det, holdet valgte en placering kaldet North Pond på den vestlige flanke af den midtatlantiske højderyg, en pladegrænse placeret langs Atlanterhavets bund.

North Pond, i en dybde på over 14, 500 fod (4, 500 meter) har tjent som et vigtigt sted for dybhavsforskere i årtier. Det blev senest boret flere hundrede meter gennem sedimentet og skorpen af ​​International Ocean Discovery Program i 2010 for at skabe adgangspunkter til at studere liv og kemi under havbunden.

Med støtte fra National Science Foundation, Gordon og Betty Moore Foundation, og Center for Dark Energy Biosphere Investigations, holdet prøvede skorpevæskeprøverne fra borehullets havbundsobservatorier med det dybhavsfjernstyrede fartøj Jason II på forskningsfartøjet Atlantis.

Disse unikke prøver fra det uberørte, kølig basaltisk havbund blev derefter bragt tilbage til laboratoriet og analyseret ved hjælp af et sekundært ionmassespektrometer i nanoskala (NanoSIMS), som blev brugt til at måle deres elementære og isotopiske sammensætning.

"Vores eksperimenter bruger specialiserede sporstoffer, der kun kan observeres, hvis en mikroorganisme spiser noget på den buffet af muligheder, vi tilbyder, " forklarer Trembath-Reichert. "Hvis vi ser disse sporstoffer i mikroberne, så ved vi, at de må have været aktive og spist under vores eksperimenter, og vi får en idé om, hvilke fødekilder de kan bruge for at overleve."

Gennem disse analyser, holdet opdagede, at det undersøiske mikrobielle samfund er aktivt og klar til at spise, på trods af et miljø med lav biomasse og kulstoffattige forhold.

"De mikrober, vi undersøgte, er ekstremt tilpasningsdygtige og er i stand til at leve i, hvad der virker som et virkelig barskt miljø for overfladebeboere, som os selv, " siger Trembath-Reichert.

En af de mest overraskende opdagelser var, hvordan mikroorganismerne bruger kuldioxid. Trembath-Reichert og hendes team forventede, at mikroorganismerne ville bruge alment tilgængelig kuldioxid, som planter gør, ved at 'fiksere' det til andre former for organisk kulstof, som de så kan bruge til at vokse på. Men resultaterne tyder på, at mikroberne i dette isolerede miljø med lave næringsstoffer var mere listige.

"Vores teori er, at disse mikrober er ressourcestærke og bruger kuldioxiden direkte som en byggesten uden først at skulle omdanne den til en fødekilde, " siger Trembath-Reichert. "Og dette kan have store konsekvenser for dybhavets kulstofkredsløb."

"Dette arbejde fremhæver, hvor lidt vi ved om mikrobernes livsstil i oceanisk skorpe og vigtigheden af ​​at udføre eksperimenter med følsomme detektionsgrænser, såsom NanoSIMS, " tilføjer seniorforfatter Julie Huber fra WHOI.

De næste trin for Trembath-Reichert og hendes team er at designe eksperimenter for bedre at forstå den fulde mangfoldighed af måder, kuldioxid kan bruges af mikrober. Som en mere let tilgængelig fødekilde for mikroorganismer, de vil undersøge, hvordan kuldioxid kan bruges til overlevelse og vækst i jordens største akvifer under havbunden.